库车坳陷库车河剖面重矿物分布特征及其地质意义

沉积物中的重矿物分布受物源、构造背景和古气候、古环境等多种因素影响,是盆山演化研究的良好指示剂.本文通过对库车坳陷库车河剖面中新生代地层的野外观察和重矿物分析,将库车坳陷中生代沉积与南天山隆升的分异作用分为4个阶段,即早中三叠世、晚三叠世至早白垩世、第三纪古新世至中新世、上新世(5 Ma)以来,并认为最后一个阶段南天山隆升作用最强烈.将库车坳陷中新生代古气候演化分为3个阶段,即早三叠世(干旱-半干旱)、中晚三叠世-中晚侏罗世(湿润-半湿润)、晚侏罗世以来(半干旱-干旱).     

碎屑重矿物分析对库车坳陷白垩—第三纪物源变化的指示

碎屑沉积是山脉隆升和盆地沉积的直接记录，包括碎屑重矿物研究在内的碎屑沉积物的分析是开展盆山耦合研究的必要手段。对库车坳陷白垩系—第三系砂岩中重矿物含量特征进行了系统的研究，并应用电子探针技术分析碎屑石榴石和钛铁矿的化学组成，研究表明库车坳陷白垩—第三系源区主要由沉积岩、变质岩和酸性火山岩组成。白垩系砂岩中的石榴石来自西南天山蓝片岩和低级变质岩的比例较大，而第三系砂岩中的石榴石中富铁铝榴石组分，多来自高级变质岩。白垩系砂岩中的钛铁矿多来自变质岩，上第三系砂岩中来自火成岩的钛铁矿比例增加。由此可以认为南天山的大规模隆升和剥蚀发生在第三纪以来，由于它的隆升遮挡了南天山北缘古生代增生杂岩体对库车坳陷的物质贡献，并且随着剥蚀的加深，高级变质岩和火成岩的出露越来越多。     

白垩纪以来库车坳陷碎屑重矿物组成变化

碎屑沉积是山脉隆升和盆地沉积的直接记录,包括碎屑重矿物研究在内的碎屑沉积物的分析是开展盆山耦合研究的必要手段。本文对库车坳陷白垩系—新近系砂岩中重矿物含量特征进行了系统的研究,并应用电子探针技术分析碎屑石榴石和电气石的化学组成。研究表明:库车坳陷白垩-新近系源区主要由高级变质岩和沉积岩以及中-酸性火成岩组成。白垩纪和古近纪砂岩中的石榴石富钙镁铝榴石组份,与来自西南天山低温高压变质岩中石榴石组成相似,而新近系砂岩中的石榴石中富铁铝榴石组份,多来自高级变质沉积岩,而非高压变质岩。这些分析表明南天山的大规模隆升和剥蚀发生在渐新世以来,由于它的隆升遮挡了西南天山对库车坳陷的物质贡献。     

准噶尔盆地西北缘三叠系重矿物特征及其物源指示意义

重矿物是物源变化极为敏感的指示剂。本次研究运用重矿物组合、重矿物百分含量统计分布、SPSS统计—因子分析及相关分析方法对准噶尔盆地西北缘三叠系地层中采集的20件砂岩、砂砾岩样品进行研究。通过重矿物特征及指示参数分析得到4类重矿物组合:锆石—电气石—锐钛矿—独居石—磷灰石组合,金红石—钛铁矿—白钛石—辉石组合,方铅矿—赤褐铁矿—黄铁矿组合以及磁铁矿—绿帘石—角闪石组合,推测母岩组合为中—酸性岩浆岩+沉积岩+变质岩;认为这套碎屑岩的源区为西北—北部的齐尔山—哈拉阿拉特山一带(属扎伊尔山前),物源为下石炭统太勒古拉组肉红色花岗岩,灰色—灰绿色安山岩、安山玢岩及灰色—灰黑色凝灰岩、粉—细砂岩,并且成岩显示为近源物质和远源物质混杂堆积。     

库车坳陷侏罗系砂岩碎屑组分及物源分析

库车坳陷位于塔里木盆地的北部,其侏罗系发育良好,为一套陆相含煤沉积,可分为中、下部的煤系地层和上部的杂色碎屑沉积两部分。侏罗系包括阿合组、阳霞组、克孜勒努尔组、恰克马克组、齐古组和喀拉扎组。该区砂岩碎屑成分以石英为主,其次是长石及各种岩屑,有时含少量云母及绿泥石等碎屑矿物。砂岩结构不一,粗砂、中砂和细砂状结构均有,很少一部分为含砾结构。砂岩分选性以中等为主,少量分选好或分选差。砂粒的磨圆度各层位有所差异。本文对库车坳陷侏罗纪地层的砂岩进行了骨架矿物统计分析,通过碎屑岩矿物成分与结构的变化研究了库车坳陷侏罗系沉积岩石学特征,并应用Dickinson的分析理论及结果,对库车坳陷的碎屑岩进行物源与板块构造关系的分析与探讨,重点对库车河剖面的砂岩作了系统采样和测定,显微镜下观察了砂岩的碎屑组分,并对各组分采用点记法进行整个全视域薄片的砂岩的骨架矿物成分统计工作,根据碎屑组分特征与重矿物组合特征,结合区域构造、沉积古地貌及盆地演化史,对库车坳陷的物源进行了探讨。认为侏罗系下部的碎屑岩物源区以再旋回造山带为主,已经过一段时间的风化开始隆升,遭受强烈剥蚀,反映了前陆盆地形成时的早期旋回阶段的特征,来自三叠纪古前隆的物源较少,母岩以沉积岩为主;侏罗系中上部碎屑物源仍以盆地边缘再旋回造山带为主,但三叠纪古前缘隆起提供物源已比较明显。除此之外,在盆地边缘形成的早期沉积物经水流机械破碎、改造作用的泥砾沉积物增多,受双物源区的控制,母岩为沉积岩。     

库车坳陷中一新生界碎屑组分对物源类型及其构造属性的指示

沉积物源分析是认识盆山演化的重要途径。天山南麓库车坳陷不同剖面的砾岩碎屑、砂岩骨架颗粒、碎屑重矿物组分显示,它们的成熟度及演变时限总体可以类比,表明其成因演化主要受控于物源区——(古)天山的构造活动与造山作用。对碎屑沉积记录的综合分析进一步指示,天山物源总体以“再旋回造山带”类型为特征,其演变细节包括五期：①早三叠世古天山继承石炭纪以来的构造挤压和隆升,物源岩石类型主要为沉积岩、中高级变质岩,以“碰撞造山和褶皱冲断带”及“混合造山带”类型为特征;②中三叠世一中侏罗世构造活动较弱,代表高成熟度的“锆石一金红石一电气石”重矿物组合发育,主要物源岩石类型包括变质岩和酸性火山岩,与“弧造山带”以及“混合造山带”类型关系密切;③晚侏罗世一白垩纪,天山开始新一轮的构造挤压隆升,物源岩石类型复杂;④第三纪(特剐是中新世)构造挤压和隆升活动加强,稳定性极差的碎屑“角闪石一辉石”组合增多,物源组分东西分异明显,西部沉积岩相对较多,物源构造属性趋向“碰撞造山和褶皱冲断带”;东部结晶岩相对较多,物源构造属性复杂或以“混合造山带”类型为特征;⑤上新世南天山强烈隆升和向南推进,与前一阶段相比沉积岩物源增多,但物源构造属性基本同上。第④⑤两个阶段砾岩层和不稳定碎屑组合的发育除受控于天山强烈隆升外,可能还与气候环境的频繁变化密切相关。     

碎屑重矿物组成对南天山白垩纪-新近纪剥蚀去顶过程的指示

通过对天山南缘库车坳陷内白垩系—新近系砂岩中碎屑石榴子石的电子探针分析,可以将石榴子石分为3部分,分别是高锰铝榴石组份的石榴子石、与西南天山高压变质岩中石榴子石组成相似的石榴子石和富铁镁铝榴石组份的石榴子石。与白垩系相比,古近系和新近系砂岩中的富锰铝榴石组份的石榴子石所占比例减少,而富铁镁铝榴石组份的石榴子石含量增加。白垩系砂岩中含有高压变质岩来源的多硅白云母和蓝闪石,而且与西南天山高压变质岩中石榴子石组成相似的碎屑石榴子石在白垩系中含量也较高,而随着地层时代的变新,与西南天山高压变质岩中石榴子石组成相似的碎屑石榴子石在地层中的含量减少。根据现今南天山水系的分析,西南天山高压变质岩在最高隆起带以北,已经不能向库车坳陷提供物源。这些研究结果说明,古近纪和新近纪以来,南天山逆冲带与西南天山含高压变质岩体的古生代俯冲杂岩之间存在差异隆升,南天山的快速隆升遮挡了西南天山高压变质岩对库车坳陷的物质贡献。     

柴达木盆地三湖坳陷第四系重矿物物源分析

岩性圈闭作为三湖坳陷下一步勘探的主要对象,明确物源区及各源区对坳陷内部的影响范围是首要任务。依照 重矿物“相关性分析定母岩类型、因子分析定物源主次、Q聚类分析定影响范围、稳定系数分析定物源方向”的研究思路,综合分析研究区内所有重矿物数据的数理统计特征,发现工区母岩类型主要为变质岩、中基性喷出岩和少量沉积岩,分别对应南部昆仑山主要物源、东北埃姆尼克山次要物源和北部祁连山弱物源。南部物源主要控制南斜坡区沉积,但其中西南昆仑山-那北分支物源影响范围可达北斜坡台南-涩北气田一带;东北物源对坳陷内部影响范围局限在盐湖、哑叭尔及察尔汗一带;北部物源对区内沉积起微弱作用。     

库车坳陷中-新生界碎屑组分对物源类型及其构造属性的指示

沉积物源分析是认识盆山演化的重要途径.天山南麓库车坳陷不同剖面的砾岩碎屑、砂岩骨架颗粒、碎屑重矿物组分显示,它们的成熟度及演变时限总体可以类比,表明其成因演化主要受控于物源区--(古)天山的构造活动与造山作用.对碎屑沉积记录的综合分析进一步指示,天山物源总体以"再旋回造山带"类型为特征,其演变细节包括五期:①早三叠世古天山继承石炭纪以来的构造挤压和隆升,物源岩石类型主要为沉积岩、中高级变质岩,以"碰撞造山和褶皱冲断带"及"混合造山带"类型为特征;②中三叠世-中侏罗世构造活动较弱,代表高成熟度的"锆石-金红石-电气石"重矿物组合发育,主要物源岩石类型包括变质岩和酸性火山岩,与"弧造山带"以及"混合造山带"类型关系密切;③晚侏罗世-白垩纪,天山开始新一轮的构造挤压隆升,物源岩石类型复杂;④第三纪(特别是中新世)构造挤压和隆升活动加强,稳定性极差的碎屑"角闪石-辉石"组合增多,物源组分东西分异明显,西部沉积岩相对较多,物源构造属性趋向"碰撞造山和褶皱冲断带";东部结晶岩相对较多,物源构造属性复杂或以"混合造山带"类型为特征;⑤上新世南天山强烈隆升和向南推进,与前一阶段相比沉积岩物源增多,但物源构造属性基本同上.第④⑤两个阶段砾岩层和不稳定碎屑组合的发育除受控于天山强烈隆升外,可能还与气候环境的频繁变化密切相关.     

库车坳陷北缘早白垩世源区特征:来自盆地碎屑锆石

通过对下白垩统亚格列木组79颗碎屑锆石的LA—ICP—MS U—Pb微区定年分析,结果表明该时期库车坳陷的物源年龄构成复杂,主要集中在427~389 Ma,379~339 Ma、321~283 Ma,266~239 Ma,162~150 Ma五组及前寒武纪基底年龄。结合对潜在的物源区天山造山带岩石属性、年龄构成调研以及以往盆地碎屑组分、重矿物研究成果,作者认为早白垩世时期库车坳陷北缘物源受南天山皱褶带和伊犁—中天山弧造山带源区共同控制,即南天山、塔里木北缘的南天山花岗岩—碱性岩带,伊犁—中天山(包括中天山南缘断裂的古生代花岗岩—火山岩带)均为潜在的物源。并且,前寒武纪基底年龄的发现反映源区剥露程度较深,天山造山带可能存在元古代—太古代结晶基底,但对此类锆石的成因机理尚需进一步研究。另外,碎屑锆石年龄162~150 Ma暗示了天山地区可能存在晚侏罗世岩浆活动,但有待进一步的证实。     

准噶尔盆地环玛湖地区三叠系百口泉组物源分析

通过对百口泉组重矿物特征研究、古流向分析、砾石成分特征研究及地层含砂率特征研究,讨论了环玛湖地区百口泉组沉积时期的物源方面和母岩性质。采用重矿物Q型聚类分析,结合重矿物ZTR等值线图以及地层倾角测井古流向分析,指出环玛湖地区百口泉组存在3大物源体系,分别为北部夏子街物源、西部黄羊泉物源以及东部夏盐物源;通过砾岩成分以及重矿物组合类型研究,认为北部物源和西部物源成分存在差异:北部夏子街物源及夏盐物源成分以凝灰岩和中酸性火山喷出岩为主;西部黄羊泉物源成分以凝灰岩、沉积岩和花岗岩为主。西部物源中花岗岩岩屑含量较高,致使储层刚性颗粒含量高、抗压实能力强,这是西部扇体储层物性普遍优于北部扇体储层物性的原因之一。各物源方向及物源体系与扇三角洲的推进方向具有较好的一致性,因此,利用多种方法结合来划分环玛湖地区百口泉组沉积时期物源是十分有效的。     

Late Triassic Intracontinental Deformation of South Tianshan, Central Asia: Evidence from Syn-tectonic Sedimentation and Detrital Zircon Provenances of the Kuqa Depression

The Tianshan range, a Paleozoic orogenic belt in Central Asia, has undergone multiple phases of tectonic activities characterized by the N–S compression after the early Mesozoic, including the far-field effects of the Cenozoic Indian–Asian collision. However, there are limited reports on the tectonic deformation and initiation of Triassic intracontinental deformation in the Tianshan range. Understanding this structural context is crucial for interpreting the early intracontinental deformation history of the Eurasian continent during the early Mesozoic. Growth strata and syn-tectonic sediments provide a rich source of information on tectonic activities and have been extensively used in the studies of orogenic belts. Based on detail fieldwork conducted in this study, the middle–late Triassic Kelamayi Formation of the northern Kuqa Depression in the southern Tianshan fold-thrust belt has been identified as the typical syn-tectonic growth strata. The youngest detrital zircon component in two lithic sandstone samples from the bottom and top of the Kelamayi growth strata yielded U-Pb ages of 223.4 ± 3.1 and 215.5 ± 2.9 Ma, respectively, indicating that the maximum depositional age of the bottom and top of the Kelamayi growth strata is 226–220 and 218–212 Ma. The geochronological distribution of detrital samples from the Early–Middle Triassic and Late Triassic revealed abrupt changes, suggesting a new source supply resulting from tectonic activation in the Tianshan range. The coupling relationship between the syn-tectonic sedimentation of the Kelamayi Formation and the South Tianshan fold-thrust system provides robust evidence that the Triassic intracontinental deformation of the South Tianshan range began at approximately 226–220 Ma (during the Late Triassic) and ended at approximately 218–212 Ma. These findings provide crucial constraints for understanding the intraplate deformation in the Tianshan range during the Triassic.     

再论塔里木盆地库车坳陷三叠纪-侏罗纪的海泛事件

多年来的油气源对比表明,塔里木盆地库车坳陷的油气来源于三叠系-侏罗系的湖相、湖沼相烃源岩,因而探讨三叠纪-侏罗纪湖盆曾否遭受过特提斯洋海水的海泛,不仅对古地理重建,而且对烃源岩及其生油气潜力评价都具有重要的意义.笔者在该坳陷三叠系-侏罗系湖相烃源岩的生烃母质中发现了大量的各类底栖宏观藻类化石,并获得了沉积地球化学证据.据此,并结合区域古构造-古地貌演变与全球、大区域海平面升降规律的综合判断,初步认为库车坳陷在三叠纪-侏罗纪曾多次受到过特提斯洋短暂海泛的影响,其中规模最大的是晚三叠世黄山街期晚期、早侏罗世阳霞期晚期和中侏罗世恰克马克期.海泛的原因,可能与特提斯洋海平面升高和库车坳陷湖盆区-陆源区地势缓坦的联合作用有关.由于海泛改善了生烃母质类型,从而使海泛层段的源岩氢指数等表征生烃能力的指标有一定提高.     

上扬子会泽地区早三叠世飞仙关组砂岩物源特征:来自重矿物铬尖晶石和碎屑锆石的限定

上扬子会泽地区早三叠世飞仙关组主要为河流相的紫红色砂岩,物源主要来自于西部和西北部。碎屑重矿物组合表明物源主要来自于岩浆岩,且重矿物中发现大量碎屑铬尖晶石和锆石。本文运用电子探针微区成分分析和碎屑锆石U-Pb测年方法,对上扬子早三叠世飞仙关组砂岩中铬尖晶石和碎屑锆石进行分析。铬尖晶石电子探针化学成分分析显示,其具有高铬、低Fe~(3+)和高TiO_2含量的特征,源岩分析指示这些铬尖晶石来源于与洋岛/板内、岛弧以及大火成岩省相关的火成岩。同时,碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄测定表明,飞仙关组的物源主要来自于248~272Ma和715~997Ma的岩浆岩。铬尖晶石和碎屑锆石综合分析表明,248~272Ma的物源岩石具有大火成岩省玄武岩特征,主要为峨眉山玄武岩及同期基性侵入岩;715~997M的物源为洋岛/板内玄武岩类,主要为研究区周缘与新元古代苏雄组及其同期的岩浆岩;铬尖晶石指示的岛弧性质物源则可能源自1000~1100Ma的岩浆岩。同时,碎屑锆石还指示古元古代和早寒武世发育岩浆作用,且存在古老的新太古代结晶基底。这些资料为上扬子地区构造演化提供了沉积学的证据。     

Petrography and Geochemistry of the Upper Triassic Sandstones from the Western Ordos Basin,NW China: Provenance and Tectonic Implications

Petrographic and geochemical characteristics of the Upper Triassic sandstones in the western Ordos Basin were studied to provide insight into weathering characteristics, provenance, and tectonic implications. Petrographic features show that the sandstones are characterized by low-medium compositional maturity and textural maturity. The CIA and CIW values reveal weak and moderate weathering history in the source area. The geochemical characteristics together with palaeocurrent data show that the northwestern sediments were mainly derived from the Alxa Block with a typical recycled nature, while the provenance of the western and southwestern sediments were mainly from the Qinling-Qilian Orogenic Belt. The tectonic setting discrimination diagrams signify that the parent rocks of sandstones in the western and southern Ordos Basin were mainly developed from continental island arc, which is closely related to the evolution of the Qinling-Qilian Orogenic Belt. However, the sandstones in the northwestern Ordos Basin show complex features, which may be resulted from a typical recycling process. Overall evidence from petrography, geochemistry and sedimentology, together with previous researches suggest the Kongtongshan and Helanshan areas were the southwestern and northwestern boundary of the Ordos Basin, respectively, and there was no clear boundary between the Hexi Corridor Belt and Ordos Basin, where a large, uniform sediment dispersal system developed during the Late Triassic.     

西藏仁布地区上三叠统重矿物组合与物源分析

采用重矿物组合和指数方法对西藏南部仁布地区上三叠统朗杰学群和涅如组的物源进行了分析。结果显示：该区上三叠统常见的重矿物主要为锆石、磷灰石、金红石、锐钛矿和电气石;重矿物组合ZTR和ATi指数均高,MZi指数较低但多见,GZi指数低且多为零;郎杰学群的ZTR和ATi指数成反比关系,涅如组的ZTR增加时ATi基本不受影响。仁布地区上三叠统的物源主要来自火山岩,次为中酸性岩浆岩,少量来自变质岩和超基性侵入岩;涅如组的物源可能来自南边;朗杰学群的物源则可能来自北边,向郎杰学群提供物源的可能是拉萨地块。涅如组和郎杰学群在重矿物组合及其指数上的异同的成因有待进一步工作     

砂岩中重矿物的成因意义

砂岩形成过程中,不同的物源区、构造演化、风化剥蚀、古地貌与古气候以及古环境等多种因素都会影响其重矿物的分布,因此,研究砂岩中重矿物的分布特征,对于物源、构造演化和沉积环境的分析有着重大的意义。通过查阅文献和资料整理等方法,笔者对砂岩中重矿物组合特征、分布规律、重矿物特征指数、物化性质、含量变化等在物源分析、构造演化响应、指示沉积环境等方面的研究意义进行了综述和整理。笔者认为:复杂地质工作中,砂岩沉积物分析研究应结合其重矿物成因意义,进行总体评价和综合研究,将会得到更接近地质事实的结论。如物源分析方面除了综合考虑重矿物特征以及重矿物特征指数外,还应运用判别图解;重矿物信息的综合分析研究是反演盆地的构造活动是一种非常有效的手段;砂岩中重矿物的组合特征、分布规律和物化性质等可为反演其沉积环境提供有效的依据。